2017 Fiscal Year Annual Research Report
Magnetization reversal analysis of permanent magnet considering local demagnetizing field
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17H03376
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
北上 修 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70250834)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 聡 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (10292278)
菊池 伸明 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80436170)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ＮｄＦｅＢ / 磁石 / 保磁力 / 局所反磁場 / 幾何形状 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
永久磁石 (本研究では主にＮｄＦｅＢ磁石）の磁化反転に及ぼす局所反磁場の影響を研究するために，本年度はその準備段階として，研究用試料の作製技術，そして磁石試料の磁化過程・磁区状態評価手法を中心に検討した．
前者に関しては，(1) ＮｄＦｅＢ単結晶粒子のエピタキシャル成長，並びに(2) ＮｄＦｅＢバルク磁石の加工ダメージを抑制した微細加工技術について検討した．(2)に関してはダメージフリーの微細加工技術を確立し，ミクロンサイズに微細化した単一ＮｄＦｅＢ磁石の磁化過程を異常ホール効果で高感度に検出することに成功した．また(1) のエピタキシャル成長技術に関しては，バッファー層材料の選択，成長条件の最適化に予想以上に手間取ったため完成に至らなかった．これについては引き続き検討を継続する．
後者の磁化過程・磁区状態評価手法に関しては， ＦＯＲＣ（Ｆｉｒｓｔ Ｏｒｄｅｒ Ｒｅｖｅｒｓａｌ Ｃｕｒｖｅ）ダイアグラムによる不可逆磁化反転評価法，そしてナノビームＸ線円二色性 (ＸＭＣＤ) 顕微鏡によるｉｎ-ｓｉｔｕ高分解能磁区観察技術を確立した．それら両者を併せ，NdFeB磁石のマクロな不可逆磁化過程を示すＦＯＲＣダイアグラムと磁区構造の対応関係を明らかにすることに成功した．加えて，ナノビームＸＭＣＤに関しては，反転核生成や磁壁デピニングなどの磁化過程の高速性性を考慮し，ナノ秒の時間分解能を有する時間分解XMCD計測技術を構築した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
上記概要で述べたように，本研究応募当初の研究計画は概ね順調に進んでいる．しかし，特に試料作製に関し次のような課題が残っている．研究に用いたNdFeB熱間加工磁石の構成粒子サイズは直径0.5μｍ, 厚み0.5μｍであるが，本研究で実現した微細加工サイズは直径50μm, 厚み5μm程度であり，． 1試料に含まれる結晶粒の総数は約1万個である．磁石内の磁化反転素過程を明らかにするには，その総数を100個程度以下に抑える必要があり，今後さらなる微細化を進める．またＮｄＦｅＢ単結晶粒子のエピタキシャル成長に関しても，研究は当初の予定よりも遅れた．しかしこの1年間を通じた検討により，ＮｄＦｅＢの単相成長の条件が凡そ把握できたので，本年度は順調に研究が進むものと期待される．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，先ず第一に磁化反転の素過程が観測可能な試料の作製を目標とする．具体的には，上記微細加工技術の改良をさらに推し進め，素過程観測が可能なサイズにまで追い込む予定である．同時に，ナノサイズＮｄＦｅＢエピタキシャル粒子の成長に関しては，下地材料，成長条件の最適化により，結晶性の高いNdFeB孤立粒子の成長を図る．そして，それらの試料の磁化特性，磁区構造を調べ，磁化反転素過程の解明を狙う．同時に，ＮｄＦｅＢ試料の形状を考慮したマイクロマグネティクス計算を行い，両者を比較することにより，ＮｄＦｅＢ粒子内で何により磁化反転が支配されるのかを解明していく予定である．
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[Presentation] ナノXMCD顕微鏡によるNd-Fe-B商用焼結磁石のFORC解析2018
Author(s)
宮澤和則, 蓬田貴裕, 岡本聡, 菊池伸明, 北上修, 豊木研太郎, David Billington, 小谷佳範, 中村哲也, 佐々木泰祐, 大久保忠勝, 宝野和博
Organizer
日本金属学会春季講演会
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[Presentation] Elementally-resolved ferromagnetic resonance by X-ray magnetic circular dichroism on Co/Pt multilayer dots2018
Author(s)
N. Kikuchi, Y. Yomogita, D. Kanahara, S. Okamoto, O. Kitakami, T. Shimatsu, Y. Kotani, K. Toyoki, H. Osawa5, M. Suzuki, T. Nakamura
Organizer
Magnetics and Optics Research International Symposium (MORIS2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] 熱間加工Nd-Fe-B磁石の表面加工ダメージの影響 -微小磁石の磁化過程解析に向けて-2017
Author(s)
蓬田貴裕, 岡本 聡, 菊池伸明, 北上 修, H. Sepehri-Amin, Lihua Liu, 大久保忠勝, 宝野和博, 秋屋貴博, 日置敬子, 服部篤
Organizer
日本金属学会
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[Presentation] Ga添加焼結Nd-Fe-B磁石のFORC解析2017
Author(s)
宮澤和則, 蓬田貴裕, 岡本聡, 菊池伸明, 北上修, 佐々木泰祐, 大久保忠勝, 宝野和博, 高田幸生, 佐藤岳, 金子裕治, 加藤晃
Organizer
日本磁気学会
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[Presentation] Analyses on Magnetization Reversal Process of Nd-Fe-B Hot-Deformed Magnets2017
Author(s)
S. Okamoto, T. Yomogita, L. Zhang, N. Kikuchi, O. Kitakami, H. Sepehri-Amin, T. Ohkubo, K. Hono, T. Akiya, K. Hioki, A. Hattori
Organizer
TMS 2017 Annual Meeting & Exhibition
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Coercivity mechanism of Nd-Fe-B magnets based on magnetic viscosity and FORC measurements2017
Author(s)
S. Okamoto, T. Yomogita, L. Zhang, N. Kikuchi, O. Kitakami, H. Sepehri-Amin, T. Ohkubo, K. Hono, T. Akiya, K. Hioki, A. Hattori
Organizer
3N-Lab Workshop on Permanent Magnets
Int'l Joint Research / Invited
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